李貴平，付興飛，胡發(fā)廣，黃家雄，武瑞瑞，楊 旸，李亞男

（云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶亞熱帶經(jīng)濟作物研究所，云南保山 678000）

咖啡（Coffea）為茜草科仙丹花亞科咖啡族咖啡屬的植物［1］，原產(chǎn)非洲中北部熱帶雨林，與可可（Theobroma cacao）、茶（Camellia sinensis）并稱為世界三大飲料植物，在世界熱帶農(nóng)業(yè)經(jīng)濟、國際商貿(mào)及人類生活中具有極其重要的地位和作用［2］。目前用于商業(yè)化栽培的種類主要有小粒種咖啡（Coffea arabicaL.）和中粒種咖啡（C. canephoraPierre ex A. Froehner），而大粒種咖啡（C.libericaBull. ex Hiern）商業(yè)化栽培比較少。我國生產(chǎn)上栽培的種類主要為小粒種咖啡，主要在云南和四川等省種植；中粒種咖啡也稱為羅布斯塔種咖啡，主要在海南省種植［2-4］。

小粒種咖啡為自花授粉植物，實生后代遺傳變異率小，性狀較穩(wěn)定，故生產(chǎn)上一般采用種子繁育后代和種苗［5-6］。衡量咖啡種子質(zhì)量一般采用品種純凈度、種子發(fā)芽率、種子含水量、種子完整度、種子飽滿度等指標［7-8］來進行判斷，而通過咖啡種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽速率等發(fā)芽指標的研究報道相對較少。本文參考王朔楠等［9］的種子發(fā)芽指標及其測定方法，采用常規(guī)的沙床催芽育苗方法［10-11］對小粒種咖啡種子發(fā)芽指標進行分析，為小粒種咖啡種子質(zhì)量標準的判斷與衡量提供參考。

1 材料和方法

1.1 供試品種

選用小粒種咖啡卡蒂姆CIFC7963 完全成熟的果實，參照黃家雄［10］、郭鐵英［12］等有關(guān)咖啡育苗方法進行制種，按照咖啡種子質(zhì)量指標［7］第一級種子的要求,選用完整度100%和飽滿度100%的咖啡種子為供試材料，并且在制種后10 d 內(nèi)播種。

1.2 育苗材料

播種催芽的基質(zhì)材料采用咖啡常規(guī)育苗用的江沙,去除其中的草根、樹葉、土粒和石塊等雜質(zhì)。選用盆高20 cm、盆口直徑24 cm 的圓形塑料花盆，在花盆內(nèi)壁高16 cm 和17.5 cm 處用記號筆做標記。

1.3 試驗地點

試驗地點位于云南省保山市隆陽區(qū)潞江鎮(zhèn)（24°28′N，98°49′E），屬南亞熱帶半干旱季風(fēng)氣候，年均溫21.3℃，絕對最高氣溫40.4℃，絕對最低氣溫0.2℃，＞10℃積溫7 694℃，年均降雨量751.4 mm，降雨集中在6—10 月，年均蒸發(fā)量2 101.9 mm，年日照時數(shù) 2 328 h，相對濕度70%［6］。

1.4 試驗方法

試驗設(shè)5 個重復(fù)，用于播種的花盆記為A1～A5，對應(yīng)的備用花盆記為B1～B5。將備好的江沙裝入花盆內(nèi)至16 cm 標記處，淋足水分。待水分下落至沙面靜止平整時，沙面低于16 cm 標記處的繼續(xù)填入江沙和淋水，高于16 cm 的則取出多余江沙并淋水，直至沙面靜止于16 cm 標記處。

咖啡種子按常規(guī)沙床催芽育苗方法處理，先用清水浸泡，24 h 后撈出瀝干水分，然后用70%的甲基硫菌靈可濕性粉劑500 倍液浸泡10 min，再撈出瀝干，即可進行播種。

為便于觀測記錄和保持相對一致，采用點播的方式將咖啡種子有腹溝的平整腹面朝下，圓弧形凸起的背面朝上，逐一擺放于盆內(nèi)；選用大小相近的種子，剔除大象豆、圓豆、三角形豆。每個盆點播100 粒種子，播種完成后用江沙覆蓋至17.5 cm 標記，淋足水分。沙面低于或高于17.5 cm的處理方法同前述，以保持蓋種厚度為1.5 cm。

播種后選取常用的白色塑料地膜覆蓋花盆，四周用江沙壓緊、壓實，以利增溫保水。

觀測記錄時揭開塑料地膜，取出覆蓋在種子層上的江沙，逐個觀測種子發(fā)芽情況。未發(fā)芽的種子放回相應(yīng)的A1～A5 花盆，已發(fā)芽的種子移放到對應(yīng)的B1～B5 備用花盆，蓋種、淋水和覆膜等處理同A1～A5 一致。每次觀測記錄后同樣用塑料地膜覆蓋花盆，直至咖啡種子大部分出土。

1.5 觀測記錄

種子播種完成后開始計時?？Х确N子的萌發(fā)相對比較緩慢，從播種至出土一般需40～60 d，因此于每周（w）觀測記錄1 次發(fā)芽情況。

咖啡種子萌發(fā)過程中，胚根首先突破較為堅韌的種殼（羊皮紙），隨著下胚軸的伸長和胚根的生長，種殼包裹著胚芽逐漸突出土面。因此，本研究以咖啡種子胚根突破種殼且明顯可見胚根時視為已發(fā)芽，僅見種子芽點露白和破殼不明顯則視為未發(fā)芽。B1～B5 備用花盆中種子直至出土，子葉完全展開，每個盆抽樣15 株，用毫米刻度直尺測量株高。

1.6 觀測指標與數(shù)據(jù)處理

主要記錄與計算種子發(fā)芽數(shù)、幼苗株高、發(fā)芽力指標、種子活力。其中，種子發(fā)芽力指標，由發(fā)芽勢（germination energy，GE）和發(fā)芽率（germination percentage，GP）表示。本試驗的發(fā)芽勢（GE）和發(fā)芽率（GP）分別由以下公式計算：

GE=N4/NT×100%

GP=N5/NT×100%

式中，N4和 N5表示至第 4（w）和第 5（w）各個重復(fù)數(shù)種子發(fā)芽的累計量，NT表示各重復(fù)數(shù)供試種子總量。

在王朔楠等［9］種子發(fā)芽指標及其測算方法的研究分析中，種子的活力指標可由發(fā)芽指數(shù)（germination index，GI）和活力指標（vitally index，VI）、發(fā)芽速度指標及發(fā)芽整齊度指標進行綜合衡量。發(fā)芽速度指標一般用發(fā)芽速率系數(shù)（coefficient of rate of germination，CRG）和發(fā)芽速率指數(shù)（index of rate of germination，IRG）表示，發(fā)芽整齊度用發(fā)芽整齊度系數(shù)（coefficient of uniformity of germination，CUG）和發(fā)芽時間變異系數(shù)（coefficient of variation of the germination time，CVT）表示。小粒種咖啡種子活力指標參照上述各項指標的計算方法分別計算如下：

發(fā)芽指數(shù)（GI）和活力指標（VI）：

式中，ni表示第i周（w）時新發(fā)芽的咖啡種子數(shù)；Ti為相應(yīng)的發(fā)芽周數(shù)i；k為咖啡種子發(fā)芽總周數(shù)。S 為咖啡幼苗長勢，采用咖啡幼苗株高平均值。

發(fā)芽速度指標的發(fā)芽速率系數(shù)（CRG）和發(fā)芽速率指數(shù)（IRG）：

式中，ni為第i周（w）新發(fā)芽的咖啡種子數(shù)；Ti為相應(yīng)的發(fā)芽周數(shù)i；k為咖啡種子發(fā)芽總周數(shù)；Ni為第i周（w）時已發(fā)芽的咖啡種子累計總數(shù)。

發(fā)芽整齊度的發(fā)芽整齊度系數(shù)（CUG）和發(fā)芽時間變異系數(shù)（CVT）：

式中，ni為第i周（w）新發(fā)芽的咖啡種子數(shù)量；為至第k周（w）時已發(fā)芽的咖啡種子累計數(shù)；k為咖啡種子發(fā)芽總周（w）數(shù)；Ti為相應(yīng)的發(fā)芽周（w）數(shù)i；Tˉ為咖啡種子平均發(fā)芽周（w）數(shù)。

采用Excel 2003 對觀測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 種子發(fā)芽觀測結(jié)果

對小粒種咖啡卡蒂姆CIFC7963 成熟種子的播種試驗與觀測記錄的種子發(fā)芽觀測數(shù)據(jù)結(jié)果見表1，幼苗子葉完全展開后抽樣測量的株高結(jié)果見表2。

表1 咖啡種子發(fā)芽情況觀測數(shù)據(jù)

表2 咖啡幼苗株高觀測數(shù)據(jù) cm

2.2 種子發(fā)芽指標

（1）種子發(fā)芽力

從表1 中可得，第4 w 前咖啡種子新增發(fā)芽數(shù)逐漸增加，第4 w 時發(fā)芽數(shù)達到最大值，第4 w 后新增發(fā)芽數(shù)減少，因此，以第4 w 的發(fā)芽數(shù)所占比例為發(fā)芽力指標的發(fā)芽勢；第5w 后連續(xù)觀測兩周發(fā)芽率不再增加，因此小粒種咖啡的發(fā)芽時間可視為5 w 內(nèi)。各重復(fù)數(shù)的發(fā)芽勢（GE）和發(fā)芽率（GP）計算結(jié)果見表3。

表3 小粒種咖啡種子發(fā)芽力指標

（2）種子活力

根據(jù)計算公式，各重復(fù)數(shù)的發(fā)芽指數(shù)（GI）和活力指標（VI）計算結(jié)果見表4。

表4 小粒種咖啡種子發(fā)芽指數(shù)和活力指標

（3）發(fā)芽速度

根據(jù)計算公式，各重復(fù)數(shù)的咖啡種子發(fā)芽速率系數(shù)（CRG）和發(fā)芽速率指數(shù)（IRG）計算結(jié)果見表5。

表5 小粒種咖啡種子發(fā)芽速度指標

（4）發(fā)芽整齊度

根據(jù)計算公式，各重復(fù)數(shù)的的發(fā)芽整齊度系數(shù)（CUG）和發(fā)芽時間變異系數(shù)（CVT）計算見表6。

表6 小粒種咖啡種子發(fā)芽整齊度指標

綜合種子發(fā)芽的各項指標和系數(shù)的計算結(jié)果，經(jīng)整理匯總后對各項指標的計算結(jié)果進一步分析計算，結(jié)果見表7。計算結(jié)果表明，衡量小粒種咖啡種子發(fā)芽指標的種子發(fā)芽勢（GE）、發(fā)芽率（GP）、發(fā)芽指數(shù)（GI）、活力指數(shù)（VI）、發(fā)芽速率系數(shù)（CRG）、發(fā)芽速率指數(shù)（IRG）、發(fā)芽整齊度系數(shù)（CUG）和發(fā)芽時間變異系數(shù)（CVT）平均值分別為 81.6% ，96.8% ，28.19，236.94，0.2724，19.36，1.4137，0.2295。

表7 小粒種咖啡種子發(fā)芽指標

3 結(jié)論與討論

本試驗按咖啡種子質(zhì)量指標要求，選用完全成熟、種子飽滿度和完整度均為100%的小粒種咖啡種子，通過對種子發(fā)芽指標的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)等8 個指標進行測算，結(jié)果表明：當(dāng)種子的發(fā)芽勢超過81%、發(fā)芽率超過96%、發(fā)芽指數(shù)超過28、活力指數(shù)超過236、發(fā)芽速率系數(shù)超過0.27、發(fā)芽整齊度系數(shù)超過1.41 和發(fā)芽時間變異系數(shù)低于0.22 時，可評定為質(zhì)量較高的種子。本試驗研究中，小粒種咖啡種子發(fā)芽指標的發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、發(fā)芽速率系數(shù)、發(fā)芽速率指數(shù)和發(fā)芽整齊度系數(shù)等各項指標的測算具有較好的靈敏性，可較好地反映咖啡種子發(fā)芽質(zhì)量的高低，發(fā)芽指標各重復(fù)數(shù)間的變異系數(shù)均小于15%，表明數(shù)據(jù)信息離散程度低，變異系數(shù)較低，符合統(tǒng)計學(xué)意義，各項指標重復(fù)數(shù)的平均值具有較好的代表性，可作為衡量小粒種咖啡種子質(zhì)量的參考指標。

小粒種咖啡的果實成熟期一般集中在當(dāng)年11月份至翌年3 月份，生產(chǎn)中大都選擇在12 月份至翌年1 月份進行播種育苗，此期間是一年中氣溫最低，且晝夜溫差較大的時間段，對咖啡種子的萌發(fā)、生長和出土等影響最大?？Х葘贌釒ё魑?，其種子的萌發(fā)、生長和出土等需求的溫度相對較高，一般氣溫達到15℃以上時，種子才開始萌動和生長，而低于10℃時，種子萌發(fā)基本處于停滯狀態(tài)或極為緩慢。3 月份以后，氣溫回升較快，夜間最低溫基本都高于15℃，此期間進行播種育苗有利于種子的快速萌發(fā)和生長，但從播種到種子出土一般需45 d 以上的時間。總體來說，咖啡種子的萌發(fā)、生長和出土相對于蔬菜類、豆類和禾谷類的種子萌發(fā)和生長等比較緩慢，而且周期較長?？Х确N子發(fā)芽指標的測算若參照萌發(fā)期短且生長快速的蔬菜類、豆類和禾谷類等種子發(fā)芽指標測算方法，如以天（d）為觀測記錄時間，測算中以天（d）作為時間單位，對咖啡種子的觀測記錄來說，時間較長，觀測記錄次數(shù)太多，且數(shù)據(jù)量大，不利于統(tǒng)計分析，而且數(shù)據(jù)信息離散程度較大，變異系數(shù)較高，統(tǒng)計學(xué)意義偏低。為此，本研究以周（w）作為時間單位進行測算，觀測記錄次數(shù)大幅減少，觀測數(shù)據(jù)量相對少，且數(shù)據(jù)比較集中，便于統(tǒng)計分析。

對作物種子發(fā)芽指標的觀測記錄，用天（d）、小時（h）或更短的時間間隔（t）為觀測記錄周期，更容易掌握種子萌發(fā)和生長等動態(tài)的真實情況，測算結(jié)果的數(shù)值也更接近真實值，對種子質(zhì)量評價更具可靠性。但較短的時間間隔獲得的觀測值較小，累計量也小，數(shù)據(jù)離散程度高，使得表示種子發(fā)芽指標的發(fā)芽勢、種子活力指標的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)及發(fā)芽速率系數(shù)、發(fā)芽整齊度系數(shù)等計算結(jié)果的數(shù)值偏小，而發(fā)芽速率指數(shù)的數(shù)值和發(fā)芽時間變異系數(shù)的數(shù)值則偏大，各項指標值之間的協(xié)調(diào)性較低，種子質(zhì)量評價中數(shù)值過于偏低的關(guān)鍵指標容易被棄用。反之，以多日、周（w）或更長的時間間隔為觀測記錄周期，在實際中便于操作，有利于數(shù)據(jù)的獲取，數(shù)據(jù)的集中程度較高，分析計算也方便簡潔，但也存在不容易掌握種子萌發(fā)和生長的真實動態(tài)，測算結(jié)果的數(shù)值容易偏離真實值，對種子質(zhì)量評價的可靠性低等問題。從本試驗測算分析的結(jié)果來看，上述前幾項指標計算結(jié)果的數(shù)值偏大，對種子質(zhì)量的評價易夸大其真實質(zhì)量。綜上，對于種子萌發(fā)、生長和出土等較為緩慢的小粒種咖啡，如何選取種子發(fā)芽觀測時間間隔（如 1 d、3 d、5 d 或 7 d），使最終測算獲得的指標值更具可靠性，對種子質(zhì)量的評價更具有科學(xué)性和指導(dǎo)意義，還有待于進一步拓展研究。